肠道微生态课件

1、修复肠道微生态平衡： 改善重症患者胃肠道并发症的新靶点 1 目录 01 02 03 肠道微生态的最新进展 肠道微生态失衡与重症 修复肠道微生态平衡的策略 2 肠道微生态的最新进展 3 肠道微生态成为研究热点 2500 2000 1858 1396 2100 文献数/篇 1500 1000 500 0 961 621 583 2011 2012 2013 2014 2015 年份 以” gut microbiome”为关键词，在pubmed上检索文献 /pub4 对肠道微生态系统的新认识 ?2010年3月4日，人体肠道元基因组研究(MetaHIT)计划的研究小组公布阶段性重大成果，引起世界的关注

2、 ?从这个基因集中可以估计人肠道中存在约1000到1150种细菌 ?2015年10月28日到11月6日，8天，自然、科学、细胞三大杂志对微生物研究，发表了6篇重磅论文 5 消化道的细菌组成 食管 没有自身微生物群 微生物来自食物和口腔 人类肠道菌群主要分为五类： ?厚壁菌门 ?拟杆菌、 胃 104 CFU/g 白色念珠菌 幽门螺旋杆菌 乳酸杆菌 链球菌 十二指肠 103-104 CFU/g 拟杆菌 白色念珠菌 乳酸杆菌 链球菌 空肠 105-107 CFU/g 拟杆菌 白色念珠菌 乳酸杆菌 链球菌 结肠 ?放线菌（包括柯林斯菌和双歧杆菌等益生菌） ?变形菌门 ?和疣微菌 1010-1011 C

3、FU/g 拟杆菌 杆菌 双歧杆菌 梭状芽孢杆菌 肠球菌 真杆菌 梭形杆菌 消化链球菌 瘤胃球菌 链球菌 . 回肠 107-108 CFU/g 拟杆菌 梭状芽孢杆菌 肠杆菌 肠球菌 乳酸杆菌 韦荣球菌 6 肠道菌群组成具有多样性 同一个人群不同个体肠道菌群在各个分类学层次存在明显差别 ?4个年龄相仿的美国人，从大类门的水平进行分析： 梭形菌 厚壁菌 ?A个体拟杆菌大约占60%，厚壁菌占35%左右，其余为放线菌等 ?B和C个体，是该队列的典放线菌 型，厚壁菌大约占80%，拟杆菌大约占18%，其余 ?进一步分析B和为放线菌等C个体的厚壁菌进行种(species) 水平的分析，则两者的差别就?D个体梭

4、形菌大约占20%给肠道微生物群病理生理研究带很大，几乎每个家族(family)都有差别 ，厚壁菌占75%左右，其来挑战 Lozupone CA, et al. Nature. 2012 7 拟杆菌 肠道菌群组成具有多样性 ?不同地理区域有明显差别：居住在北纬较冷地区人群肠道内厚壁菌较多，且肠道厚壁菌的比例随个体所处纬度增加而增大，或许可以解释为什么生活在北方的人比较魁梧 厚壁拟杆肠道内厚壁菌门多于拟杆菌门，导致更有效吸收食物中8 肠道微生态与机体代谢关系密切 ?寒冷导致小鼠肠道菌群组成发生明显变化 ?将“寒冷微生物群”移植给无菌小鼠，肠道、绒毛和微绒毛的长度增加 体重增加 Cell. 2015

5、 Dec 3;163(6):1360-74 9 肠道微生态与机体代谢关系密切 肠道菌群改变可以是肥胖的直接原因 10 肠道微生态在延长寿命中起到重要作用 ?方法：大城市与长寿村老年人的肠道菌群的研究，共纳入69例长寿村的老年人(平均年龄69.9611.14岁)和40例大城市的老年人(平均年龄53.008.47岁) 厚壁菌门 放线菌 拟杆菌门 变形菌门 无壁菌门 结果:1、大城市老年人肠道厚壁菌门、无壁菌门和放线菌显著高于长寿村； 2、大城市老年人肠道内厚壁菌门/拟杆菌门的比例显著增高 11 肠道微生态参与机体多种疾病的发生发展 多发性硬化 动脉粥样硬化 肥胖 糖尿病 风湿性 关节炎 炎症性肠病

6、 Koboziev I, et al. Free Radic 12 营养素与肠道微生态影响机体代谢 中枢机制 食欲，饱腹感 能量消耗 代谢功能 能量平衡 代谢功能 肝 胰脏 胃肠道组织 免疫 细胞 胃肠 激素 传出 神经元 胃肠道管腔内 营养素 肠道微生态 黏液层 胆汁酸 肠道微生态、黏液层、胆汁酸和营养素之间的相互作用相结合影响体内新陈代谢和能量平衡 13 肠道微生态可预测心血管风险 ?肠道菌群产生的代谢产物可以预测心衰患者的死亡风险 ?由肠道菌群分解食物中的肉毒碱和其他营养物质产生代谢物三甲胺-N-氧化物(TMAO) ?在心力衰竭患者中空腹血浆水平明显高于没有心衰的受试者 ?随其基线浓度的

7、升高，14 肠道微生态与炎症密切相关 过多的营养物质改变肠菌群，削弱肠屏障，产生内毒素血症，激发炎症通路 15 正常肠菌群在肠道中的作用 ?抑制有害细菌生长 ?保护肠黏膜屏障功能 ?营养物质利用：利用不消化的多糖产生有16 修复肠道微生态平衡， 成为疾病预防治疗的新靶点 ?微生态平衡对于维持健康状况起重要作用 ?从微生态角度出发制定新的诊断方法、预防以及重要治疗策略应运而生 17 肠道微生态失衡与重症 18 正常的肠道微生态 ?正常情况下，肠道微生态是动态平衡且相对稳定 ?微生态系统组成：正常微生物群与其宿主的微环境 ?肠道微生物群主要由肠道菌群构成，包括3大类： 与机体共生的 生理性菌群 潜

8、在的 条件致病菌群 侵入性病原菌群 微生态 生理状态 炎症 19 Round JL, Mazmanian SK. Nat Rev 肠道微生态与各功能相关 肠菌群与代谢、免疫、感染和炎症之间相互影响 20 重症患者的肠道微生态 ?严重的疾病和创伤，如脓毒血症、严重创伤、烧伤等发生时，肠道是一个重要的损伤靶器官 ?由于缺血、药物、机体应激等因素的影响，肠道微生态严重紊乱、肠屏障功能损伤、肠黏膜通透性增加 ?这些因素促使菌群移位、肠源性感染的发生，进一步导致全身炎症反应综合征和多器官功能衰竭，如伴发肠道微生态严重紊乱和肠运动功能障碍，则患者的致死率提高 大鼠出血性休克30分钟高倍视野下细菌跨大肠后盲

9、肠部位细菌侵犯固粘膜 有层 Shimizu K, et al. Neurogastroenterol Motil. 21 重症感染导致肠道菌群失衡 ?入选病例:N=25,严重SIRS， CRP 10 mg/dL, ICU治疗 2天+ 双歧杆菌 乳酸杆菌 金葡菌 短链脂肪酸显著减少，肠道pH增加 菌增加 J Trauma. 2006 Jan;60(1):126-33. 益生菌 严重SIRS，益生菌降低，致病乙酸 丙酸 丁酸 抗生素提高肠道菌群黏附量 ?抗生素治疗后，未被机体吸收的抗生素可破坏附着到肠粘膜的正常菌群，导致细菌负荷显著升高 ?而且存在的细菌具有较高的致病潜力 7 6 5 4 3 2

10、1 0 结肠粘附菌群量(logCFU/g) 40.4 5.80.5 结肠粘附菌群量(logCFU/g) 8 6 4 2 0 40.4 6.70.4* 5.40.4# 对照组 抗生素组 抗生素治疗3P=0.天后 01 对照抗生素抗生素组 治疗 治疗 *与对照组相比，停止3天 停止7P=0.001 #与对照组相比，天 23 抗生素破坏的肠道微生态 抗生素前 多样化的肠道微生态 抗生素 破坏的肠道微生态 抗生素后 耐药菌蔓延 抗生素减少肠道益生菌，增加机体感染的易感性 Science. 2016 Apr 抗生素影响肠道菌群 ? 伪膜性肠炎 ?金黄色葡萄球菌肠炎 ?病毒性肠炎 ?霉菌性肠炎 ?伪膜性肠

11、炎：主要发生于结肠的急性粘膜坏死性炎症，并覆有伪膜 ?常见于应用抗生素治疗之后 ?由难辨梭状芽孢杆菌的毒素引起 25 抗生素影响肠道菌群及代谢 ?肠道菌群组成以及代谢水平改变在抗生素使用第 6、11、14 天最为剧烈。 ?第 11 天时，肠道微生物的生物多样性和丰度都达到最低值 ?抗生素应用后期，营养供给代谢下降 ?糖酵解 ?丙酮酸脱羧26 修复肠道微生态失衡的策略？ 27 修复肠道微生态平衡的策略 ?复杂多样的细菌 主要是厚壁菌门和拟杆菌门 代谢生成短链脂肪酸 完整的粘膜屏障 无明显的炎症反应 肠道微生态 平衡 修复肠道微生态平衡 粪菌移植 抗生素 益生菌、益生元 微生态失衡 宿主遗传因素

12、环境因素(抗生素、饮食、疾病) 性别、年龄 肠道微生态 失衡 ?细菌多样性减少 致病性菌群增加 短链脂肪酸生成减少 粘膜屏障破坏 肠源性感染 28 当前常规治疗策略有效，但仍有争议 平衡的肠道微生态 抗生素强效清除 彻底破坏肠道微生态 留下单一的、类似杂草的菌种疯长 ?修复肠道微生态失衡类似修复自然界草坪失衡 我们能否除去杂草？ 益生菌 (添加有益细菌) 益生元 (促进有益细菌的生长) 粪菌移植 (改善生态环境) ?抗生素：强效干预措施，清除病菌的未解决的问题： 哪种治疗策略修复失衡更快、更有效、获益更多？ 同时也破坏了肠道当前的治疗策略均有一定的有益菌，同时滋生临床疗效，但是哪种策略对了耐受

13、菌，最终可修复肠道微生态失衡起效更能需要重新建立肠29 快、疗效更优、获益更多，粪便菌群移植在临床应用上的挑战 ?粪便菌群移植(FMT) 可以重建肠道菌群 ?FDA将粪便纳入药品管理，要求发现合适的供进行正规的程序者 申请（艰难梭菌感染除外） 供者筛选 临床应用存在的挑?粪菌移植已经用于难辨战 梭状芽孢杆菌感染、炎粪菌移植 症性肠病、顽固性便秘、代谢病、肠道免疫缺粪便移植物的制备 30 粪便菌群移植方法 粪菌移植 31 修复肠道微生态失衡 益生菌 含有一定数量的活菌微生态制剂。如双歧杆菌、益生元（细菌的食2 制剂 乳酸菌、肠球菌等。 物） 人体不能利用却能选择性刺激肠内有益菌3 合生元 生长繁

14、殖的物质。如各种低聚糖。 益生菌和益生元的混合物，既能补充益生菌，又能选择性刺激益生菌繁殖，益生作用更强。 1 修复肠道微生态失衡 补充益生菌推荐升级 -加拿大重症营养指南 2009年 因证据不足，未推荐重症患者使用益生元/益生菌/合生元(Prebiotics/Probiotics/Synbiotics) 2015年 基于3项1级和20项2级研究结果，推荐重症患者应当考虑使用益生菌(Probiotics) 33 修复肠道微生态失衡 补充益生菌推荐 ?尽管常规ICU患者使用已研究过的益生菌种似乎是安全的，但我们只建议选择性的在随机对照试验已经证实益生菌安全，同时可以获益的一些内科以及外科患者中使

15、用。目前我们尚不能对ICU患者常规使用益生菌作出推荐。（证据级别：低） 【SCCM 2016】 补充益生菌对危重病人的作用 死亡率 对住院死亡率无影响 35 15 Canada guideline 补充益生菌对危重病人的作用 死亡率 对 ICU 死亡率无影响 36 2015 Canada guideline 补充益生菌对危重病人的作用 VAP发生率 有降低VAP的趋势 37 2015 Canada guideline 补充益生菌对危重病人的作用 感染 亚组分析：降低高风险（高死亡率）病人的感染率 015 Canada guideline 38 益生菌用于治疗重症急性胰腺炎 ?背景：多个研究的结

16、果不一致 ?2014年3月，发表于Crit Care的一篇文章对益生菌用于治疗重症急性胰腺炎进行了系统评价 39 益生菌用于治疗重症急性胰腺炎 死亡率 益生菌不能显著影响死亡率(RR0.72，95 CI0.421.45；P0.25) 40 感染率 益生菌用于治疗重症急性胰腺炎 益生菌不能显著影响胰腺感染率(RR=1.19，95 CI=0.741.93；P0.47)；总感染(RR1.09，95 CI=0.801.48；P=0.57) 结论：益生菌对重症急性胰腺炎患者的临床结局既无益处也无副作用 41 益生元 修复肠道微生态失衡 产商 （细菌） 瘤胃球菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属、普雷沃菌属 梭状芽

17、胞杆菌、葡萄球菌 短链脂肪酸 乙酸 韦荣球菌属、小杆菌属 可溶性纤维 埃氏巨球形菌、粪球菌属 丙酸 沙门氏菌、卵瘤胃球菌 粪球菌属 粪球菌属、普拉梭菌 丁酸 可溶纤维可被益生菌分解为短链脂肪酸 益生元 修复肠道微生态失衡 增加益生菌的 营养代短链脂肪谢 酸 肠道微生态（共生微生物） 竞争营养底物 产毒素 激活肠粘膜 免疫功能 致病菌/外源菌 短链脂肪酸促进肠道微生态平衡，增加益生菌，减少病原菌的定植 Science. 2016 Apr 29;352(6285):535-8 修复肠道微生态失衡 益生元 ?目的：研究膳食菊粉型果聚糖(益生元)对肥胖女性肠道菌群和代谢的调节 ?方法:试验组添加果聚糖

18、，检测肠道细菌 44 修复肠道微生态失衡 益生元 益生元治疗-双歧杆菌增多 结果： ?双歧杆菌和柔嫩梭菌增多，与血清脂多糖水平呈负相关 ?肠杆菌、普通拟杆菌和丙酸杆菌降低：降低与脂肪量和血浆乳酸和磷结论：益生元选择性地改变肥胖女性肠道菌群，导致宿主代谢脂酰胆碱水平物的适度改变 轻微降低相关 益生元治疗-柔嫩梭菌增多 45 修复肠道微生态失衡 益生元 ?纤维有助于肠道益生菌生长，形成生物屏障 ，阻止致病菌或条件致病菌异常增殖，促进肠黏膜修复 ?抑制艰难梭菌生长，减少感染性腹泻的发生 P=0.03 粪便中双歧杆菌占总菌的比例(%) 30 25 20 15 10 5 0 3.3 基线 治疗后 标准配方组 26.6 粪便中梭状芽胞杆菌 占总菌的比例(%) 40 35 30 25 20 15 10 P=NA 30.6 P=0.038 22.7 14.9 P=NA 8.6 5.1 19.1 5 基线 治疗后 纤维组 0